基于“线上—线下”混合教学模式的模电课程思政探索——以集成运放相关章节为例

刘 君 李晓静 李华一

(1.天津理工大学电气工程与自动化学院，天津 300384；2.天津市集成电路虚拟仿真实验教学平台，天津 300384)

模拟电子技术是电类专业学生的一门必修课，其重要意义不言而喻[1]。该门课程从半导体器件到集成电路都进行了深入的分析和讲解。学生通过该课程的学习，能够培养独立分析问题的能力，提高在面对复杂工程问题时的应变和处理能力。近些年，“线上—线下”混合教学模式的出现使得该门课程的授课效果得到了提升。学生利用线上资源开展自主学习，成为学习的主体；教师通过网络设置课堂习题与课后作业，运用互动平台与学生讨论问题，增加了互动。这种混合教学模式能够针对不同层次的学生开展更有针对性的教学，通过线下教学对线上内容进行补充，充分发挥了线上教学和线下教学的各自优势[2]。

十八大以来，党中央加大了高校思想政治教育工作的力度，提出了一系列新理念、新思想。习近平总书记在2016年全国高校思想政治工作会议上提出高校中的各类课程要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，满足学生成长发展的需求和期待[3]。2019年8月印发的《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》明确指出，要建立一批课程思政的标杆课程，从而整体推进高校的课程思政建设[4]。而2020年5月印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，为高校提高人才培养质量、全面部署高校课程思政建设提出了指导意见[5]。本文以模拟电子技术课程中集成运放相关章节为例，探讨了新时代“线上—线下”混合模式的课程思政建设思路，总结了课程思政教学案例，将思政元素融入日常教学中，从而提升学生的科学思维能力，培养学生的工匠精神与服务意识。

一、教学内容的准备

集成运算放大电路单元是模电课程的一个重要单元，是在讲授晶体管基本放大电路后，第一次将典型电路应用到解决问题中，对学生利用分立元件构建放大电路有着非常重要的意义。利用“线上—线下”混合教学模式可以有效提升授课效果，但是其中的线上教学不是简单地将教学资源放到线上让学生自行完成学习，而是在整个教学过程中，既要充分发挥教师的引导作用，通过各种教学方法引领学生更好地完成学习；同时也要最大限度地发挥学生学习的积极性和主动性，让学生有意识地、主动地完成学习。因此，在进行线上资源的选择、教学方法和手段上要进行合理的、系统的设计，保障学生主动参与并完成学习过程。为此，我们将多级放大电路耦合方式、集成运放的组成、集成运放的指标与参数、集成运放的使用注意事项等概念类知识点作为线上内容，方便学生进行预习和复习。任课教师针对学生所学的内容设定了检测题目，帮助学生在线上学习的过程中抓住重点，夯实基础。在经过一定的知识储备后，我们将多级放大电路的动态分析与差分放大分析作为线下授课内容，采用以学生为中心的启发式教学方式，通过仿真实践、分组讨论等教学环节，使学生真正地参与到课程中来，实现主动学习、主动思考。

二、线上、线下课程思政引入及实施过程

如前所述，模拟电子技术课程特点是知识点多、涉及面广、前后连接紧密。学生在学习的过程中必须时刻专注。在如此紧密的课程安排下，课程思政设计环节不易实现，如果是硬带入，授课效果反而会受到影响。而开设线上课程，时间相对充裕，知识点明确，思政点容易实现，有利于培养学生的自主学习能力；线下课的课程思政可在实践或讨论环节开展，通过学生的参与，培养其工匠精神与服务意识。可见，采用线上线下混合教学模式更加有利于课程思政的实施，如图1所示。

图1 “线上—线下”混合教学模式下课程思政的实施

课题组采用雨课堂作为线上授课与检测工具，将教学资料进行上传。教师可通过后台查询数据，实时掌握学生完成的情况，检验学生学习效果。通过雨课堂预习和视频播放功能，可将授课教师的讲解同步播放，实现课程思政与课程知识点的有机融合。同时，雨课堂具备学生与教师的互动功能，可以方便实现教学反馈。我们总结了“线上—线下”混合教学模式下，课程思政实施过程的几点注意事项。

1.以线上资源为载体，充分发挥教师的引导作用，深入挖掘思政元素

知识点是教学的基本单元，也是思政元素的承载点。如前所述，线上授课的特点是知识点明确，信息内容多，可扩展性强。因此，结合线上教学开展课程思政的效果会更好。但在实施过程中不能空洞地说教，要做到自然得体，潜移默化，既要符合科学，还要符合对应专业的育人特点。在线上学习的过程中教师始终处于引导的地位，教师要做学生为学、为人的示范，才能促进学生成长为全面发展的人。这就要求教师首先应具有正确的思想观念，只有教师具备了正确的思想观念，才能在教学过程中引领学生树立正确的价值观、坚定理想信念，使学生将个人目标与国家发展相结合、将科学研究与个人发展相结合，把立德树人融入教书育人当中，真正做到入耳、入眼、入脑、入心[6]。

通过几轮的教学和总结，表1归纳了在集成运放相关章节教学环节中课程知识点与课程思政目标的对应点。在讲解多级放大电路耦合方式时，结合中国科研人员在中国空间站开展科学研究，并利用研究结果造福全人类这一伟大工程，帮助学生形成正确的工程伦理。由此引入“工程上传感器采集到的微弱信号无法直接利用，一定要通过放大才能使用”这一问题。单级放大电路通常无法满足采集要求，因此需要采用多级放大电路解决，而每一级的放大电路该如何连接，不同的连接方法又会对电路产生什么影响，这些问题使学生在不断地“学习—思考—分析”的过程中提升科学思维能力。在实际应用中，集成运放的参数对于运放的选择和使用都有着重要的指导意义，但是使用过程中又要考虑环境对电路的影响和使用成本等问题。因此，教师可设定应用场景与应用条件，学生通过阅读文献和查阅手册来选择合适的集成运放，这种以目标为导向的教学设计，有助于训练学生在面对复杂的工程问题时，能够抓住问题的主要矛盾，采用辩证的思维方法解决工程中面临的复杂问题。在讲授集成放大电路的组成这一教学环节时，学生了解了集成运放芯片的构成和一些常用集成芯片，教师以汽车电子和手机芯片为例融入课程思政，阐明虽然我国是一个电子产品生产和消费大国，但许多公司或者研发部门设立在海外，许多新产品需要从国外引进、主要芯片需从外国公司采购，而且大部分的利润都被国外厂商获取。所谓打铁还需自身硬，教师应以实际情况激发学生的学习动力，鼓励学生自主创新，用自主创新攀登世界科技高峰。

表1 混合教学模式下课程知识点与课程思政目标对应点

2.结合教学内容，开展分组讨论，通过对社会热点和国家战略的探讨，引起学生情感共鸣，激发学生学习内动力

通常学生学习的主动性一定是在主动参与的过程中培养起来的。因此,在教学过程中引入一些与课程或者专业相关的人、事、物对于激发学生主动学习意愿有积极的作用。例如，引用中国工程院院士许居衍的事例，激励学生树立科技报国的决心；引入“中国北斗系统经过数十万研发人员的共同努力、攻克艰难掌握核心技术”这一事例，使学生树立永无止境的人生目标和科技兴国的坚定信念；引入航天探月工程，激励学生在实现中国科技强国的大道上奋力拼搏。为了提高学生的参与度，在教学过程中设置了讨论：利用电流源替代发射极电阻，等效增大电路中发射极电阻，从而更好地抑制温漂；通过采用场效应管替代晶体管，以提高差分放大电路的输入电阻；通过采用有源负载差分放大电路，改善电路性能，使差分放大的单端输出达到双端输出的放大效果[7]。围绕这三个知识点展开分组讨论，学生通过查阅相关资料，利用EDA工具进行电路仿真和对比，完成讨论材料，并在线下进行汇报。在“学习知识—搜集资料—小组讨论—归纳总结”的模式下，一方面，学生学习的基本技能使学生完成基础知识的记忆、理解和分析；另一方面，通过典型人、事、物的激励，在讨论的过程中学生能主动将所学知识转化为自身素养[8]。

3.充分利用课前三分钟，将行业发展与思政元素相结合，深入开展爱国主义教育

利用课前三分钟，结合中国共产党通过艰苦努力带领中国人民实现了从站起来到富起来的伟大壮举，引入飞腾公司研制CPU的艰辛历程。如图2所示，以飞腾CPU的制作视频为例，向学生展示一颗芯片是如何从不起眼的沙子转变为CPU的。一颗芯片的制作尚且如此复杂，中国集成电路的发展注定也是一个曲折漫长的过程。在发展的过程中，要经历一些困难，可能会有一时的停滞不前，但是要看到一批又一批电子从业者的不断努力和不断付出，中国集成电路的发展一定能书写人类发展史上的壮丽史诗。

图2 集成电路制作示意图

4.建立线下爱国主义教育基地，培养学生为人民服务的意识

将课程思政做好，不仅对教育培养很重要，对国家的未来发展也非常重要。实践证明，中国共产党之所以能够站在时代潮流的前列是因为她始终秉持为中国人民谋幸福的初心使命。新型冠状病毒肺炎疫情的暴发初期使得口罩变为稀缺品，以比亚迪公司为代表的一些企业迅速转型生产线，为一线医务人员和广大人民群众提供了口罩，这种服务社会、服务人民群众的举动受到了社会的一致好评。而作为即将走向社会的一名大学生，树立为人民服务的意识尤为重要[9]。为此，天津理工大学与飞腾信息技术有限公司联合建立了爱国主义教育实践基地，邀请企业工程师进行行业宣讲、专题技术讲座、竞赛培训等，使学生在做中学，在学中做。在此过程中，学生了解到了飞腾公司通过核心技术自主创新，实现了具备安全构架PSPA的国产CPU的自主研发，为国家信息安全和产业发展做出了巨大的贡献。学生在学知识的同时培养了爱国主义情怀，认识到只有把核心的技术掌握在自己手中，通过自主创新才能在竞争中处于有利位置，才能不被别人卡脖子；只有树立了为人民服务的宗旨，才能把事情做好做大。

5.线下授课培养学生的工程素养、团队合作意识与大国工匠精神

工匠精神是一种职业精神，是从业者道德、能力和品质的体现。工匠精神的培养不是一朝一夕可以完成的，而是一个长久持续的过程，是在整个学习和实践过程中慢慢积累和升华的。在分析差分放大电路的时候，首先引入直接耦合放大电路在工程上存在的问题——零点漂移现象，即没有输入信号，但却可能出现有输出信号的情况。如果不能抑制零点漂移现象，将对电路系统产生难以估量的影响，进而引导学生提出解决的方案，以引入等量的变化量为切入点，在此基础上提出镜像电路作为能够自动改变等量变化的设计方案。这个过程与工程上解决问题的情况相似，此方式既能将本节差分放大电路的主要特点贯穿其中，又能够培养学生分析问题的能力。在学习过程中，学生能通过仿真软件研究电路设计的全过程。在仿真实验中，通过对每个电路元件的连接、每个元件参数的设置、每个测量仪器的使用，培养学生做事专注的工匠精神。通过对电路进行不断调试、修改、分析、测量，让学生在练习和实践中掌握放大电路的设计核心内容。

三、知识反馈与考核

“线上—线下”混合教学模式的考核不同于线下考核。混合教学模式使得知识的广度和深度都有拓宽，如果仅靠线下学生的一份试卷或者一份报告并不能反映其整体情况。评价考核一定是多元化的，是对学生全部学习过程的考核，而课程思政作为一种新型教育理念，得到了广泛的应用。因此，对于融入了课程思政的专业课是否达到预期目标，也需要相应的评价标准。评价的内容应该包含思政部分和专业部分，从品质培养、团队合作、课程知识点、实践操作和日常表现来进行评价。具体来说可从以下三个角度进行评价：一是由于教师与学生都参与了全部的教学过程，既是学习过程的参与者又是学习结果的评价者，对于学生来说，应当及时结合教师制定的教学目标，积极进行自评，寻找差距并及时地调整自己；二是在小组互评中，同学的评价是对学生个人的团队意识以及沟通能力等方面的直接反馈；三是教师可通过课堂提问、作业批改、客观观察来评价学生获得专业知识和专业素养的情况。通过评价反馈，使学生进一步提升职业素养。结合本门课程可采用按章节设定阶段考核方式，即理论部分一般可采用网络答题、学生互评、设立调查问卷、小组考核等多种方式进行，课程思政部分可采用课程报告、讨论和行业调研等形式进行考核，具体实施可参照表2进行。

表2 混合教学模式下课程评价环节

四、总结

本文以模拟电子技术课程中集成运放相关章节为例，结合线上、线下教学特点，在教学过程中深入挖掘该门课程的思政元素，使得学生在学习本门专业课的过程中提高了学习的主动性，逐渐掌握了科学思维方法，培养了创新意识与工匠精神，在后续学习过程中增强了实践意愿。在近两年的国家级专业竞赛中，课题组教师指导学习过本课程的学生获得国家一等奖1项、二等奖2项，创业类竞赛获得省部级二等奖和三等奖各1项。而在教学过程中，课题组教师也在不断学习与成长，通过近两年的培育，课题组获批天津市高校课程思政示范课程1门，多人获得校级教学创新大赛奖项。实践证明，加强课程思政建设是符合教书育人和学生成长发展需求的，将思政元素与课程知识点相结合，能够使学生在获取知识的同时，提升民族自豪感，树立为人民服务的意识，培养爱国主义情怀和工匠精神。